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  • 风力发电机主轴轴承疲劳失效原因分析与研究

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  2012年11月 Wind Energy Industry 风能家产 271. 弁言跟着守旧能源日益干涸和污染日益加重 , 风能行为一种绿色能源受到普及珍重。而目下大都风力发电机组具有较高毛病率 ,低重了运转牢靠性 , 此中 , 主轴轴承失效所惹起的损害性毛病耗损较大[1] 。行为风力发电机的重要零部件,轴承的选用不绝是主机分娩厂商最属意的题目,非论是轴承自己的安排,仍旧轴承设备的采取,都确定着风力发电机主机的运转本能及行使寿命。跟着新能源行使的进展,行为新能源中开采较早的风能,正在电网中攻陷了越来越大的比重。同时,越来越众的制作商开采了种种区别的风力发电机主机,为了加强...

  2012年11月 Wind Energy Industry 风能家产 271. 弁言跟着守旧能源日益干涸和污染日益加重 , 风能行为一种绿色能源受到普及珍重。而目下大都风力发电机组具有较高毛病率 ,低重了运转牢靠性 , 此中 , 主轴轴承失效所惹起的损害性毛病耗损较大[1] 。行为风力发电机的重要零部件,轴承的选用不绝是主机分娩厂商最属意的题目,非论是轴承自己的安排,仍旧轴承设备的采取,都确定着风力发电机主机的运转本能及行使寿命。跟着新能源行使的进展,行为新能源中开采较早的风能,正在电网中攻陷了越来越大的比重。同时,越来越众的制作商开采了种种区别的风力发电机主机,为了加强其产物正在墟市上的竞赛势力,从传动链安排的改良,到种种零部件区别成效的斟酌,都成为风力发电机主机安排改良的区别斟酌身分。因为风力发电机运转工况庞杂,主机维修本钱较高,担保其运转的牢靠性,即风力发电机的行使寿命,不绝都是困扰主机制作商的苛重题目[2] 。2. 风力发电机主轴轴承设备及轴 担当力剖判 [2]2.1 “两点式”维持 守旧的风力发电机轴承设备为双轴承维持,也称为“两点式”维持(睹图 1)。遵循风力发电机的事业道理,传动链日常采用如下安排:主轴、齿轮箱(增速箱)和发电机。正在主轴上,采用双轴承的设备是较量守旧且较量常用的事势,采用的轴承类型遵循安排恳求的区别而有所区别,但日常较为守旧的轴承设备为球面滚子轴承设备或圆锥滚子轴承设备。风力发电机主轴轴承疲困失效起因剖判与查究文 陈波邦电共同动力工夫(连云港)有限公司摘要:著作简陋先容了风电机组主轴轴承的常睹设备和受力剖判,针对邦内某风电机组厂家一台 1.5MW 风电机组推力轴承失效的起因实行了剖判和查究,并提出了三点办理格式。枢纽词:风力发电机主轴承失效应力求1:“两点式”维持 echnical Communicate T工夫调换风能家产 Wind Energy Industry 2012年11月 282.2 “三点式”维持 跟着风力发电机的进展,大功率风力发电机成为墟市进展的趋向,正在大功率风力发电机里,要担保有足够的载荷才气担当较大的风力载荷。因而,主轴,蕴涵轴承的尺寸势需要增大,而这一定会酿成主机满堂重量的弥补,随之而来的则是主机干系部件,蕴涵塔架等零部件制作本钱的弥补。于是安排出了单轴承座维持的事势,也称为“三点式”维持(睹图 2)。固定端轴承采用独立的轴承座,凡是选器械备自调心轴承,如调心滚子轴承。2.4 主轴轴担当力散布 [3]风力发电机主轴轴承重要担当三个对象的分力(睹图 4),Fz 为轴向力,重要是风吹到叶片上发作的推力,Fx 和 Fy 都为径向力,Fx 重要是主轴、叶片及轮毂的重力,Fy 重要是风的对象不笔直于叶片时施加正在轴承上的力。Fz 效率到轴承上担当轴向力一排的滚子来说是均等的,而径向力的巨细为 Fx和 Fy 的矢量和。图2:“三点式”维持2.3 “一点式”维持 有的风力发电机的主轴轴承是直接整合到齿轮箱内,也称为“一点式”维持(睹图3),传动箱体与主机架一体化安排,布局更为紧凑。这种安排的长处之一是:因为固定端轴承和浮动端轴承行使统一个箱体,使得保留它们的同轴度更为容易。因而,正在这种景况下,行使一个双列圆锥滚子轴承行为主轴承也是能够的;可是正在任何景况下,都必需保留轴承座与机体间牢靠的连合。“一点式”维持轴承的安排和制作难度很大,目前还短少机组长久行使的实习。图3:“一点式”维持图4:风力发电机主轴轴担当力3. 某厂家1.5MW风电机组主轴推 力轴承失效起因剖判3.1 轴承行使景况此轴承用于邦产 1.5MW 双馈风力发电机,该型号风电机组采用秤谌轴、三叶片、优势向、变桨距调治、双馈异步发电机并网的总体安排计划。实在参数如下:机组运转温度规模:-30~40℃机组保存温度:-40~50℃额定转速:17.4rpm润滑脂型号:Mobil 460WT 主轴轴承设备:轮毂侧 239/670,齿箱侧 240/530轴承类型:调心球面滚子轴承密封事势:两道 V 型密封轴系布局为“两点式”维持设备(睹图5) 2012年11月 Wind Energy Industry 风能家产 29图5:轴系布局剖面图3.2 毛病描画该轴承所正在风电机组装置于辽宁某陆优势电场。风电机组于 2011 年 2 月 14 日并网发电。2012 年 5 月 29 日该轴承报温渡过高毛病,主轴轴承用 PT100 检测温度,温度进步 70℃并不断 10 秒后报警。上塔对主轴PT100 以及卡键查验均无题目,对主轴轴承加注油脂 3kg,风电机组并网后观望一段时期挖掘主轴轴承温度急速上升,2 小时内温度由 48℃上升到 68℃,直至报温度超限。再次上塔留神查验主轴轴承,用手触摸齿轮箱侧主轴有烫手感应,与叶轮侧主轴轴承有显著比拟,确定主轴轴承自己温度高。再次对轴承加油,直至加满,手动开桨观望轴承没有非常景况。但风电机组并网后观望齿轮箱侧轴承温度仍旧迅速上升,1 小时内温度由 46℃上升到 60℃。3.3 轴承查验为了担保剖判的正确性,行使火焰切割轴承外圈,阔别摘除保留架、浮动挡圈和滚子,轴承内圈保存正在主轴上。查验轴承外圈挖掘外观面大面积侵蚀(图 6),此中靠拢齿轮箱侧较量主要,滚道面有凹坑,直径最大的有 3mm,散布蚁集,深度约 0.1mm;靠拢叶轮侧有磨削侵蚀踪迹(图 6),长度约 70mm 宽度约 3mm,侵蚀条纹为 6 条。查验轴承内圈挖掘滚道 360主要剥落(图 7),宽度约 20mm,深度约 2mm;别的,图6:摩擦侵蚀、磨削侵蚀、凹坑、水气侵蚀图7:滚道剥落、水气侵蚀靠拢叶轮侧滚道有水气侵蚀(图 7),长度约为 70mm,宽度约 3mm,条纹数目 5 条。查验滚动体,靠拢齿轮箱侧滚动面有凹坑(图 8),直径最大为 3 mm,蚁集散布于滚子滚动面的 2/3。靠拢齿轮箱侧端面有磨损(图 8),有整圈褐色条纹 4 条。靠拢叶轮侧滚动面有侵蚀,长度大约为 70mm,宽度大约为 3mm,侵蚀条纹大于 8 条。靠拢叶轮侧滚动面有磨损,发作整圈褐色条纹,深度小于 0.1mm,用手触摸,稍有踪迹。查验轴承保留架,靠拢齿轮箱侧斗口塑性变形,斗口边尖锐(图 9)。图8:塑性变形、粘着磨损、水气侵蚀 echnical Communicate T工夫调换风能家产 Wind Energy Industry 2012年11月 30查验密封原件,挖掘 V 型圈断裂(图10),并有约 20mm 长度 V 圈进入轴承腔内。2) 低重润滑脂中水含量,抬高基本油粘度,正在轴向载荷很低时,润滑脂温度也很低,极有能够导致轴承的滑移[4] 。3) 抬高密封体例本能,弥补轴向密封,提防异物进入轴承腔体。4. 结论跟着风电工夫的迅速进展,风力发电机早先向大型以至超大型机组的进展,有材料讲明德邦依然将 7MW 风电机组用于海优势力发电中,我邦也有风电机组整机厂家早先了6MW 风电机组的制作和行使。通过对宇宙及我邦风电行业行使近况及来日进展趋向的文献呈报,无一各异埠将轴承行为风力发电体例的枢纽部件实行查究和探求,因为风电机组主轴轴承的工况恳求特地[5] ,目前正在 3MW以上的风电机组中还没有我邦自助安排的主轴轴承行使,因而咱们须要接续的练习和总结目前种种风电机组的主轴轴承安排和体味,争取早日研发制作出适合的大型主轴轴承,行使到大型的兆瓦级风电机组上。【参考文献】[1] 翟保超 . 大型风电机组主轴轴承毛病剖判及疲困寿命数值模仿 [J]. 燕山大学,2011.[2] Manuel Rettinge. 风力发电机主轴承设备办理计划 [J]. 今世零部件,2008 年 第 6 期:58-60.[3] 成大先 . 刻板安排手册 [K]. 北京:化学工业出书社,2007.11.[4] 挪威船级社著;杨校生等译 . 风力发电机安排导则 [K]. 北京:刻板工业出书社,2011.1.[5] 李高修 . 轴承毛病起因剖判及管束[J]. 制作业自愿化,2011 年,第 20 期:58-60.图9:斗口塑性变形 图10:V型圈断裂、零落3.3 毛病起因剖判通过对轴承外里圈、滚动体、保留架以及密封件的查验,连接轴承现实运转时期;开始确认轴承失效类型为不屈常的疲困失效,酿成外里圈滚道剥落,发作热量;其次,通过外圈上的凹坑可判决轴承受当了壮大的轴向力,进步了轴承安排的额定承载力,酿成此凹坑的起因极有能够是轴承内圈滚动剥落的不章程钢铁材质,不断效率正在外圈一个身分啃压而成;因为密封件失效,不消灭有外接硬质杂质进入轴承滚道酿成凹坑的能够。为了肃清或裁减轴承再次显露此毛病,采用以下三个格式:1) 低重轴承滚道所受轴向应力,通过更改传动链布局来改正轴担当力景况。




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